Формула мочевины – структура, свойства, использование, примеры вопросов

Мочевина или карбамид представляет собой азотистое соединение, которое обычно выделяется животными и людьми как побочный продукт белкового метаболизма. В 1727 году голландский химик Герман Бурхаве открыл мочевину. Затем Фридрих Велер, немецкий химик, первым синтезировал мочевину в 1828 году. Он превратил цианат аммония из неорганического соединения в органическое соединение из животных источников. Его также называют карбамидом из-за групп карбонила, присоединенных к двум амидным группам. Карбонильная группа – атом углерода связан двойной связью с атомом кислорода.

Мочевина является основным компонентом мочи человека. Аммиак превращается в мочевину в печени и попадает в кровь. Затем почки фильтруют мочевину и шлаки из крови. Теперь все отходы и соединения мочевины проходят через мочевыводящие пути и выводятся из организма в виде мочи.

Мочевина представляет собой кристаллическое твердое вещество от бесцветного до белого цвета и в основном используется в качестве удобрения. Он имеет плотность 1,32 г/см ³ . Это азотсодержащее соединение, обнаруженное в моче. Он образуется в результате цикла мочевины. Мочевина используется в качестве сырья для кормления животных. Он имеет температуру плавления 134˚C. Мочевина может поглощать влагу из атмосферы. Он хорошо растворим в воде и мочевине, так как имеет химическую формулу CO(NH ₂ ) ₂ . Мочевина оказывает вредное воздействие при длительном использовании, она может повредить кожу.

Формула мочевины

CO(NH ₂ ) ₂ – это химическая формула мочевины. Он имеет молярную массу 60,06 г/моль. Он состоит из углерода, азота, кислорода и водорода. Он образован двумя амидными группами (-NH ₂ ) и связан с карбонильной группой (атом углерода связан двойной связью с атомом кислорода, -C=O).

Структура мочевины

Мочевина сохраняет плоскую геометрию (что означает, что все атомы лежат в одной плоскости) и является двойным амидом. Все связи являются ковалентными (это означает, что электроны являются общими для атомов каждой связи) с неполярными связями между углеродом и кислородом, углеродом и азотом.

Способы приготовления мочевины

Мочевину можно получить в лаборатории реакцией аммиака с карбонилхлоридом.

COCl₂ + 2NH₃ → CO(NH₂)₂ + 2HCl

Мочевину можно приготовить путем смешивания жидкого аммиака и жидкого диоксида углерода. В результате этой реакции образуется карбамат аммония. При нагревании карбамата аммония от 130°С до 150°С при давлении 35 атм в качестве конечного продукта образуется мочевина.

2NH₃ + CO₂ → NH₂COONH₄ → CO(NH₂)₂ + H₂O 

Мочевина также может быть образована реакцией аммиака на алкилкарбонаты или диэтилкарбонат.

(C₂H₅O)₂CO + 2NH₃ → CO(NH₂)₂ + 2C₂H₅OH

Реакция дегидратации карбамата с образованием мочевины по уравнению

NH₂CO₂NH₄  ⇄  (NH₂)₂CO + H₂O

Физические свойства мочевины

• Он имеет молярную массу 60,06 г/моль.
• Это бесцветное или белое кристаллическое твердое вещество.
• Мочевина имеет плотность 1,32 г/см ³ .
• Он имеет температуру плавления 134˚C.
• Он легко растворяется в воде и спирте.
• Он без запаха.
• Мочевина нерастворима в этане.
• Это слабая база.

Химические свойства Мочевина

• При взаимодействии мочевины с щелочным гипохлоритом натрия образуется гидразин.

CO(NH₂)₂ + NaOCl + 2NaOH → N₂H₄ + NaCl + Na₂CO₃ + H₂O

• Мочевина гидролизуется водой с образованием изоцианата и аммиака.

CO(NH₂)₂ + H₂O → HNCO + NH₃

• На первом происходит дальнейший гидролиз до другой молекулы аммиака и угольной кислоты.

HNCO + NH₃ → H₂CO₃ + 2NH₃

• Реакция уреаза-мочевина включает другой механизм: мочевина гидролизуется на аммиак и карбамат аммония. Карбамат аммония далее гидролизуется с образованием другой молекулы аммиака и угольной кислоты.

H₂NCOOH + H₂O → H₂CO₃ + 2NH₃

• Мочевина реагирует с гидроксидом натрия с выделением аммиака и карбоната натрия.

NH₂CONH₂+2NaOH → 2NH₃ + Na₂CO₃

• Нитрат мочевины, взрывчатое вещество на основе удобрения, образуется в результате экзотермической реакции мочевины с азотной кислотой.

HNO₃ + (NH₂)₂CO → (NH₂)₂COHNO₃

Вредное воздействие и меры безопасности

• Мочевина при повышенных температурах разлагается и образует ядовитые пары. Это может вызвать раздражение глаз и дыхательной системы.
• Мочевина может энергично реагировать с другими химическими соединениями, такими как нитраты и перхлораты.
• Мочевина оказывает вредное воздействие при длительном использовании, она может повредить кожу. Избегайте контакта с глазами, кожей и одеждой.
• Пустые контейнеры из-под мочевины сохраняют остатки продукта и могут быть опасны. Хранить вдали от одежды, несовместимых материалов и горючих материалов.

Использование

• Мочевина используется во взрывоопасной промышленности в качестве стабилизатора нитро-взрывчатых веществ.
• Мочевина используется в кремах как добавка для регидратации кожи.
• Он в основном используется в качестве удобрения из-за содержания азота.
• Мочевина используется в качестве корма для животных.
• Используется в производстве химического соединения гидразина.
• Он используется в качестве сырья для соединений пестицидов и гербицидов и фунгицидов.
• Мочевина используется в лабораториях в качестве денатуранта белка.
• Используется в производных мочевины соединениях, таких как мочевино-формальдегид и мочевино-меламиноформальдегид.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Каково применение мочевины в медицинской промышленности?

Отвечать:

Urea is even used in the pharmaceutical industry. Some of the uses are: It is used in the BUN test or blood urea nitrogen test is used to measure the level of amount of the nitrogen present in the blood which comes from urea. Higher levels of urea in the body influence many biological functions like dehydration, liver functionality, and diet.

Urea is used in many creams which helps to treat rough and dry skin problems. Some of the problems include callus, eczema, corns, ingrown nails, and psoriasis. But lower levels of urea should be in usage because of its toxic properties. Urea contains keratolytic properties, it can increase the moisture in the skin which helps from dehydration. Applying to sensitive areas should be avoided.

Вопрос 2: Как образуется мочевина в промышленности?

Отвечать:

In industry, urea can be prepared by the mixing of liquid ammonia and liquid carbon dioxide. By this reaction, ammonium carbamate is formed. When ammonium carbamate is heated at 130˚to 150˚C at 35 atm pressure as final product urea is formed.

2NH₃ + CO₂ → NH₂COONH₄ → CO(NH₂)₂ + H₂O

Вопрос 3: Как образуется и выводится мочевина в организме человека?

Отвечать:

It is the main component of human urine. By the breakdown of the proteins in the body. The body accumulates all the nitrogenous waste compounds. When amino acids are metabolized, they change into ammonia, water, and carbon dioxide. Then the liver converts ammonia to urea and releases it into the blood. Kidneys play important role in the filtration of urea and other parts of waste compounds in the blood. From then all the remaining waste which is filtered out is flown to the urinary tract. Then it passes through the ureters, bladder, and urethra and last it is excreted in the form of urine.

Вопрос 4: Каковы меры профилактики и контроля мочевины?

Отвечать:

Urea has toxic properties. Here are the preventive and control measures

• There should be contaminated protective clothing.
• Wear proper protection when handling the compound.
• It should be stored in closed bottles.
• The stored container should show a correct hazard label, indicating whether it is a dangerous compound.
• Plastic (PE or PP) bottles are ideal, as they are going to not break if we drop them on a tough surface.
• Segregation should be in such a way in order that there’s no direct personal contact by personnel who handle, dispose of, or clean the clothing.
• Quality assurance to determine the completeness of the cleaning procedures should be implemented.

Вопрос 5: Почему мочевина вредна для организма?

Отвечать:

Urea is the waste that the kidneys as a role help filter away. Uremia is a side effect of kidney failure. At the point when the kidneys can’t filter waste as expected, it can enter the bloodstream. Higher urea levels propose improper kidney work. This might be because of intense or constant kidney illness. By and large, a high BUN (Blood Urea Nitrogen) level means your kidneys aren’t functioning admirably. Yet, raised BUN can likewise be because of: Dehydration, because of not drinking an adequate number of liquids, or for different reasons. Urinary tract obstruction.

Вопрос 6: Используется ли мочевина в барбитуровой кислоте?

Отвечать:

Urea helps in the formation of barbituric acid. When urea reacts with malonic ester it forms barbituric acid. Barbituric acid plays an important role in the laboratory synthesis of riboflavin also known as vitamin B₂. It is used in the production of minoxidil a pharmaceutical drug. 5,5-diethylbarbituric acid (barbitone) and 5-phenyl-5-ethylbarbituric acid (phenobarbitone) act as hypnotics and sedatives.

Вопрос 7: Каково применение мочевины в различных областях?

Отвечать:

There are many application uses of urea in many areas. Some are,

• Automobile: In the automobile industry urea is used in SNCR and SCR reactions to decrease NOx pollutants in exhaust gases.
• Chemical: It is used as a raw material for the manufacturing of two urea-derived compounds such as urea-formaldehyde resins and urea melamine-formaldehyde used in marine plywood.
• Agriculture: Urea is the highest nitrogen-containing of all nitrogenous fertilizers. It is widely used as fertilizer. It is also used as an animal feed.
• Explosive: It is used in the making of high explosives. Urea is used in making urea nitrate which is highly explosive. It is also used as a stabilizer in nitrocellulose explosives.
• Laboratory: Urea is used in the laboratory. It is very useful and can act as a powerful protein denaturant. Increases the protein solubility.